TVS管简介及选型_

1、TVS管简介

TVS管是瞬态抑制二极管（Transient Voltage Suppressor）的简称，属于二极管的一个变种与常见的稳压二极管工作原理相似，但响应速度非常快。是普遍使用的一种高效电路保护器件，它具有极快的响应时间(亚纳秒级)和相当高的浪涌吸收能力。用于对电子元件进行快速过压保护。如雷击、ESD等引起的过压保护。

当它的两端经受瞬间的高能量冲击时，TVS能以极高的速度把两端间的阻抗值由高阻抗变为低阻抗，以吸收一个瞬间大电流，并且把它的两端电压箝制在一个预定的数值VC上，从而保护后面的电路元件不受瞬态高压尖峰脉冲的冲击。当瞬时脉冲结束以后，TVS二极管自动恢复到高阻状态，整个回路进入正常电压。

目前TVS管的主要品牌有fairchild、vishay、littelfuse。主要封装形式有多种：插件、贴片和多脚封装形式。

图1 TVS的不同封装

VS管不同封装在X-RAY下的结构如图2。

图2 TVS管在X-RAY下的结构

2、TVS管参数介绍

（1）TVS管的方向

单向TVS管：导通方向是单向，特性与普通稳压二极管相同，V-I特性曲线反向拐点近似于“直角”，为典型的PN结雪崩器件。从击穿点Vbr到Vc值所对应的曲线段表明，当有瞬时过压脉冲时，器件的电流急骤增加而反向电压则上升到箝位电压值，并保持在这一水平上。

图3 单向TVS的V-I曲线及电路图符号

双向TVS管：双向TVS的V-I特性曲线如同两只单向TVS“背靠背”组合，其正反两个方向都具有相同的雪崩击穿特性和箝位特性。

图4 单向TVS的V-I曲线及电路图符号

（2）TVS管主要特性

以双向TVS管为例，描述了施加在TVS管两端电压与流过电流的关系。

图5 TVS主要特性及V-I曲线

最大反向漏电流：MAX Reverse Leakage：Ir

在没有击穿的情况下，最大的反向漏电流，例如图中P6K6.8CA最大脉冲电流为1000uA。

最大反向漏电压：MAX Reverse Stand off Voltage：Vr

当最大反向漏电流Ir流过TVS时，TVS两端电压为最大反向工作电压。

测试电流：Test Current：It

根据标准规定用于测试Vbr时流过TVS的电流。

反向击穿电压：Breakdown Voltage：Vbr

TVS管通过规定测试电流It时的电压，是TVS管导通状态的标志电压，电压从此点开始器件进入雪崩击穿状态。

最大峰值脉冲功率：MAX Peak Pulse Power：Pppm

为器件上瞬间通过的最大功率，如果长时间超过这个功率，器件将会损坏。与钳位电压Vc和脉冲峰值电流Ipp有关，图中可以看出Pppm=Vc*Ipp≈600W，Vc越大，Ipp越小。

稳定状态功率：Steady State Power Dissipation：Pd

器件长时间稳定工作所能通过的最大功率。

最大脉冲峰值电流：MAX Peak Pulse Current：Ipp

器件可以承受最大的脉冲电流，例如图中P6K6.8CA最大脉冲电流为58A。

最大钳位电压（残压）：MAX Clamping Voltage：Vc

当持续时间为20ms的峰值电流Ipp流过时，器件两端出现的最大峰值电压，也被称为最大防护电压。

结电容：Cj

任何两个正对的导体都可以形成电容，结电容是指TVS管PN结间的电容。在防护高速信号电路时必须要考虑Cj对信号质量的影响。

3、TVS管选型要点

（1）确定待保护电路的直流电压或持续工作电压。如果是交流电，应计算出最大值，即用有效值*1.414。TVS管的反向变位电压即工作电压（VR）要大于保护电路的正常工作电压，也就是说正常工作时TVS管不能击穿。

（2）确定被保护电路器件所能承受的最大大电压，所选TVS的最大箝位电压（VC）应低于这个电压。

（3）在确定了TVS的最大箝位电压后，其峰值脉冲电流应大于瞬态浪涌电流。

（4）根据进入的干扰脉冲的波形、脉冲持续时间,确定能够有效抑制该干扰的TVS峰值脉冲功率，所选TVS的Pppm要远高于这个功率。

不同的脉冲宽度，TVS管所能承受的最大脉冲功率也是不一样的，原因在于脉冲波形的不同所蕴含的能量也是不同的。以10/1000us和8/20us为两种不同的浪涌测试波形为：10/1000us为持续时间1000us，上升沿时间为10us；8/20us为持续时间20us，上升沿时间为8us。从曲线图可以看出10/1000us波形时TVS功率为0.5KW，8/20us10/1000us波形时TVS功率为